苹果采后病害及综合治理研究现状

王风凯, 唐 宇, 张晓光, 孙景花, 暴 峰, 卞大伟

(1. 吉林森工集团松江河林业有限公司, 吉林 白山 134500; 2. 吉林省林业科学研究院, 吉林 长春 130033)

苹果,素有水果之王的美誉,营养非常丰富,含有大量的维生素C、类黄酮、有机酸、多酚、矿物质和微量元素等营养成分,这些物质对人体健康非常重要[1, 2]。

近年来,我国的苹果产量名列世界之首,不仅可以满足国内的日常需求,还大量出口到海外[3]。室温条件下,苹果保鲜期较短,长时间存放会导致水分流失及果实变质。苹果种植面积广,品种繁多,产量高,是广受大众喜爱的水果[4, 5]。

苹果储藏病害是行业发展亟需突破的瓶颈问题,研究发现导致苹果易腐问题的主要病原真菌为链格孢菌、青霉菌和灰霉菌等[6]。苹果储藏病害不仅给行业发展造成直接巨额经济损失,同时病害发生后易产生霉菌,会代谢出有碍身体健康的毒素[7]。

目前,水果储藏病害的防治仍然依赖化学杀菌剂。然而,这种方式存在两方面的问题:首先,长时间使用化学杀菌剂会导致病菌产生抗药性[8];其次,这些化学药剂本身存在安全隐患,不利于环境保护。

1 苹果采后主要病害

苹果在采摘、包装、运输和储存期间经常遭受机械损伤和真菌感染,这会导致果实烂掉并严重威胁苹果产业的发展。温度、光照、水分、空气和人为损伤都是导致果实腐烂的主要原因。因此,烂果问题已成为当前迫切需要解决的问题[9]。储藏期病害不仅影响果实的口感,还有可能导致霉菌毒素传播,给食品安全带来潜在的威胁[10]。

1.1 苹果黑斑病

苹果黑斑病病原菌为链格孢菌(Alternariaalternata),通过果实表面伤口侵入和定殖,可向寄主内部释放真菌毒素[11]。侵染初期,苹果表面会渐渐出现黑褐色斑点,随着病害的发展,这些斑点会逐渐扩大形成暗黑色的病斑,病斑周围通常会有黄色晕圈,并且边缘呈现放射状[12, 13]。

1.2 苹果青霉病

苹果青霉病病原菌为扩展青霉菌(Penicilliumexpansum),常由果实表面伤口进入果实内部,从而影响果实品质[13, 14]。感染扩展青霉菌后,病斑呈褐色,直接导致苹果果实硬度降低,软化速度加快,进而导致苹果腐烂变质[15]。

1.3 苹果灰霉病

苹果灰霉病病原菌为灰葡萄孢菌(Botrytiscinerea),此病害破坏性极强,侵染后会给水果行业造成巨大的经济损失[16]。灰葡萄孢菌会通过分泌一些胞外蛋白进而侵入宿主伤口,利用果实内部的营养物质进行自身繁殖,并释放毒素,最终向果实内部蔓延,导致果实腐烂[17]。

2 苹果采后病害综合管理措施

苹果储藏病害的防治措施越来越多元化,主要包括农业防控、化学防治、物理保鲜以及生物防腐[18]。不同措施可以互相结合,进行苹果采后的科学储藏。

2.1 农业防控

农业防控是最早使用并且最常见的一种方法,是指首先要培育出优良品种,提高寄主本身的抗病性,进而减少苹果的储藏腐烂。由于成本较低、安全无污染、对物种不具有伤害性,农业防控可以保证自然环境的物种安全。但由于自然环境、地域气候的不同,往往难以全面实施[19]。总的来说,农业防控措施可以实现预防,但难以治理已感染的寄主。

2.2 化学防治

化学防治技术操作简便、效果明显,预防采后腐烂,化学防治占据了很大的市场,有效抑制了水果采后腐烂[20]。有报道表明,经过钙处理的果实,细胞壁多糖的降解得以延缓,从而显著提升了果实品质,延长了货架期[21]。此外,水果采后适度地使用二氧化氯(ClO2)进行熏蒸处理可以有效抑制灰葡萄孢菌孢子的萌发,破坏病原菌细胞膜的完整性,从而抑制病原菌生长,有效降低储藏病害的危害与发生[22]。虽然采前适度地使用化学杀菌剂可以有效预防储藏病害的发生,但这种方法严重威胁食品安全。杀菌剂进入人体后,毒副作用长期存在,甚至致畸、致癌,造成严重的危害。

2.3 物理保鲜

物理保鲜技术是一种利用非生物因素对水果储藏病害进行有效预防的方法,可延长水果的货架期,提高果农经济收入。较其他保鲜方法,物理保鲜技术方便、环保,同时能够保持水果的品质,常用的物理保鲜技术有冰点冷藏、气体调节和紫外线处理。研究表明,冰点冷藏能够有效降低果实活性氧的积累速率,清除自由基,同时降低防御酶的活性,有利于维持机体活性氧平衡,延缓果实表面的褐变程度,提高果实的品质和耐贮性,是一种早期用于采后水果储藏病害防治的方法[23]。同时,添加氩气可降低多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶的活性,有利于保持果实的色泽和硬度[24]。另外,有研究表明紫外线处理能够显著提高果实中活性物质的含量,改善果实的抗氧化水平,进而可以维持原有的口感,确保果实品质[25]。

2.4 生物防腐

生物防腐技术是一种从动植物、微生物体内提取防腐物质,对采后果蔬进行防腐保鲜的技术[26]。研究表明,经过壳聚糖的处理能够显著抑制酵母菌菌体的生长,从而增强果实的抗病性[27];而且壳聚糖处理过后果实内部抗氧化剂的含量也会显著提高,可以保持机体中活性氧的平衡,有效降低果实的腐烂速率和失重率,对保持其硬度品质、延长货架期具有重大意义[28]。槲皮素,是具有多种生物活性的黄酮醇类化合物,广泛存在于多种植物的茎皮、花、叶、芽、种子中。一方面槲皮素可以破坏病原菌菌体的结构,避免其对采后果实的侵染,另一方面其还可以提高果实内抗氧化酶的活性,保持活性氧清除系统的平衡,从而加强了果实抗灾的能力[29]。食品安全是人们长期关注的焦点问题,防治苹果储藏腐烂的同时,还要保证苹果本身的食用安全问题。生物防腐技术符合食品安全发展的需要,逐渐被研究者所关注。

综上所述,不同的防腐保鲜技术各有利弊。农业防控技术周期长,不适于全面推广;化学杀菌剂虽见效快但食品安全问题需要引起重视;物理保鲜虽易操作但成本高。与此相比,生物防腐技术安全、高效、环保,已成为科研人员新的研究热点。综合考虑,我们应在保证食品安全的前提下,逐步推广生物防腐技术,以保障果蔬的品质并提高农民的经济收入。